자폐 위험 유전자 1200개 넘지만 분자 패턴은 2가지

IBS·KISTI, 위험 유전자 17종 생쥐 모델 분석

RNA 데이터 1008개 확인…맞춤치료 연구 단서

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동 연구팀이 자폐 위험 유전자 돌연변이 생쥐를 분석해 이 같은 사실을 규명했다고 18일 밝혔다. ⓒ과학기술정보통신부

자폐 스펙트럼 장애는 위험 유전자가 1200개 넘는 것으로 알려졌지만 분자 수준에서는 두 가지 공통 패턴으로 수렴한다는 연구 결과가 나왔다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동 연구팀이 자폐 위험 유전자 돌연변이 생쥐를 분석해 이 같은 사실을 규명했다고 18일 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 게재됐다. 자폐 스펙트럼 장애는 사회적 의사소통과 상호작용의 어려움, 제한적·반복적 행동 등을 특징으로 하는 신경 발달 질환이다. 다양한 유전적 원인이 보고됐지만 기존 연구는 특정 유전자나 소수 동물 모델에 집중돼 공통 발병 원리를 파악하기 어려웠다.

연구진은 시냅스 기능, 유전자 발현 조절, 세포 내 신호 전달 등에 관여하는 자폐 위험 유전자 17종의 돌연변이 생쥐 모델을 구축한 뒤 전전두엽에서 확보한 RNA 시퀀싱 데이터 1008개를 분석했다.

그 결과 유전자 변이 종류와 관계없이 두 가지 전사체 상태로 나뉘었다. 전사체는 세포나 조직에서 만들어진 전체 RNA로 유전자 활성 정도를 보여준다.

첫 번째 그룹은 시냅스 관련 유전자 발현이 줄고 유전자 발현 조절·RNA 가공 관련 유전자는 늘었다. 두 번째 그룹에서는 반대 양상이 나타났다.

약물 반응도 차이를 보였다. 항우울제 플루옥세틴과 기분안정제 리튬을 투여하자 첫 번째 그룹에서는 여러 분자 이상이 일관되게 회복됐다. 두 번째 그룹은 유전자마다 반응이 달랐다.

연구진은 약 100만개 세포핵을 분석하는 단일핵 RNA 시퀀싱 등으로 결과를 추가 검증했다. 다른 자폐 생쥐 모델과 실제 환자의 뇌 전사체 데이터에서도 비슷한 패턴이 확인됐다.

이번 연구는 자폐의 유전적 원인이 달라도 공통된 분자 상태로 구분할 수 있고 치료제 반응도 이에 따라 달라질 가능성을 보여준다.

김은준 IBS 연구단장은 “다양한 유전적 원인을 공통된 분자적 특징으로 해석하는 새로운 연구 틀을 제시했다”고 말했다.